Теплоизоляционные и звукоизоляционные стекломатериалы

В качестве тепло- и звукоизоляции различных устройств, зданий, сооружений применяются пеностекло, стекловолоконные материалы, стекловата, стеклоткани

Пеностекло

Пористый тепло- и звукоизоляционный материал с истинной пористостью до 85…95%
В зависимости от назначения пеностекло может быть с замкнутыми или с сообщающимися порами
Для теплоизоляции применяют пеностекло с замкнутыми порами, а для звукоизоляции — с сообщающимися

Пеностекло можно получать различными способами:
• вспениванием порошка измельченного стекла, содержащего газообразующие вещества с последующим его спеканием — порошковый метод;
• формованием стекломассы, вспененной газообразователями в процессе варки стекла;
• вспениванием размягченного стекла под вакуумом;
• вспениванием смеси порошка стекла с пенообразователем с последующим спеканием — двухстадийный метод

Пеностекло легко поддается механической обработке: резанию, пилению, сверлению, шлифовке и склеиванию между собой и с другими материалами, что расширяет области применения

В зависимости от свойств и назначения пеностекло классифицируется на влагозащитное, строительное, декоративно-облицовочное, декоративно-акустическое, фильтрующее, высокотемпературное

Пеностекло как теплоизолирующий материал при теплопроводности, равной теплопроводности лучших теплоизоляционных материалов, превосходит их по ряду других показателей. Пеностекло влагонепроницаемо, обладает высокой механической прочностью, негорючее и удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям — не гниет и не плесневеет

Теплоизоляционные свойства пеностекла обусловлены:

низкой плотностью — 140…200 кг/м3
высокой закрытой пористостью — количество твердой фазы составляет 5…15%, а газообразной — 95…85%
водопоглощением — 3… 5 %

Коэффициент теплопроводности пеностекла при 20° С равен 0,07…0,08 Вт/м•°С, т. е. примерно в 10 раз меньше, чем при 400°С — 0,11 Вт/м•°С, у листового стекла λ = 0,87 Вт/м•°С

Механические свойства пеностекла зависят от средней плотности и диаметра пор
Для мелкопористого материала плотностью 180…200 кг/м3 пределы прочности составляют, МПа:
по сжатию — 0,88;
по изгибу — 0,59…0,69;
по растяжению — 0,44…0,49

Теплоизоляционное пеностекло характеризуется высокой морозостойкостью — до 50 циклов попеременного замораживания до -30 °С и оттаивания при 20°С

Выпускаемое стекольной промышленностью декоративно-акустическое пеностекло как звукопоглощающее имеет коэффициент звукопоглощения в диапазоне частот 600…4000 Гц 0,55…0,83, а строительное пеностекло — 0,3…0,65 Гц.
Звукопоглощающее пеностекло характеризуется системой открытых пор, имея водопоглощение 70…80%

В качестве теплоизоляционного и звукоизоляционного материала пеностекло используется в гражданском и промышленном строительстве. Им изолируют полы, потолки, междуэтажные бетонные перекрытия. Крошку пеностекла используют для теплоизоляции кровли зданий. Блоки пеностекла могут применять для холодильных камер и других низкотемпературных емкостей и хранилищ. Пеностекло в качестве тепловой изоляции можно применять в пределах от температур глубокого холода до 450°С

Стеклянное волокно и стекловолокнистые изделия

Стеклянным волокном (СВ) называют искусственное волокно, изготавливаемое различными способами из расплавленного стекла. Известно два вида СВ: непрерывное и штапельное

Штапельное СВ, получаемое путем расчленения струи расплавленного стекла воздухом, паром или газовым потоком, отличает небольшая длина (до 50 см), извитость и хаотическое расположение в пространстве.
Штапельное СВ в процессе получения формуют в виде ваты, матов и холстов, скрепляемых органическими и неорганическими связующими

Способность стекломассы вытягиваться в волокно предопределяется отношением ее вязкости к поверхностному натяжению. В связи с этим для получения СВ, в частности для тепло-звукоизоляционных материалов, используют преимущественно щелочные — натриево-кальциево-боро-силикатные стекла

Составы стекол для производства волокна

Содержание, % по массе

Вид стекла, страна SiO2 Al2O3 B2O3 CaO MgO R2O Fe2O3 Прочие
США 72,0 0,6 - 10,0 2,5 14,2 - -
Россия:
нейтральное
70,5 3,1 - 8,7 3,1 14,4 0,2 -
Россия:
№ 20
61,0 7,0 3,0 8,0 5,0 14,5 1,5 -
Россия:
№ 663-М
58,5 4,3 1,5 18,0 6,0 11,5 - 0,2

Такие стекла характеризуются физико-химическими свойствами:

•ТКЛР α,°С-1 – 87•10-7
• температура размягчения, °С – 710
• плотность, кг/м3 – 2465
• показатель преломления – 1,512
• химическая стойкость, %:
к 0,02Н H24 — 0,03
Н2О – 0,028

Из штапельного СВ выпускают различные теплозвукоизоляционные изделия в соответствии с ГОСТ 10499-78
Для этого в камере волокнообразования при помощи распылителя разбрызгивается синтетическая смола, например фенолформальдегидная, в количестве 3,5… 10% от массы волокна, которая при температуре 130… 170°С склеивает волокна друг с другом и делает СВ полужестким.
Ленту волокна толщиной 30…50 мм, выходящую из камеры полимеризации, разрезают на плиты заданных размеров.
Размер плиты: длина — 1000 мм, ширина — 500…1500 мм, толщина — 30…80 мм
Уменьшая содержание связующего вещества до 3…6% по массе, на той же конвейерной линии получают стекломассы плотностью 35…50 кг/м3, отправляемые потребителю в рулонах. Маты строительные имеют длину 7…13 м
Увеличивая степень допрессовки, получают жесткие плиты плотностью 150…200 кг/м3
Коэффициент теплопроводности изделий в сухом состоянии при 25±5 °С не должен превышать 0,06 Вт/м °С

Стекловолокнистая плита толщиной 25 мм по своим теплоизоляционным свойствам соответствует древесноволокнистой плите толщиной 65 мм, деревянной стене толщиной 90 мм, стене из бетона толщиной 135 мм, кирпичной стене толщиной 430 мм

Материалы из штапельного стекловолокна широко используются для теплозвукоэлектроизоляции в строительстве, фильтрации агрессивных сред и других целей

Примеры теплозвукоизоляционных материалов

выпускает ОАО «Салаватстекло» (Башкортостан)

Материал теплозвукоизоляционной марки АТМ-1 (ТУ 5763-015-04616815-97) состоит из рыхлого слоя супертонких штапельных волокон, связанных между собой синтетической смолой. Изготавливается в виде неоклеенного или оклеенного с двух сторон стеклотканного мата. Применяется для тепло- и звукоизоляции строительных конструкций и для других целей

Материал теплоизоляционный из супертонкого стеклянного волокна (МСТВ) ТУ (5761-021-04616815-2001) представляет собой слой хаотически расположенных штапельных стеклянных волокон (СТВ), скрепленных силами естественного сцепления. Выпускается в виде ваты или матов. Используется в качестве утеплителя в конструкциях любой формы

Прокладки теплоизоляционные строительные (ТУ 5953-019-04616815-2001) выпускаются в виде прямоугольных пластин. Применяют для изоляции строительных конструкций

Все изделия из стекловолокна характеризуются низкой теплопроводностью, негорючестью, высокой био- и химической стойкостью, эластичностью, высокой упругостью и прочностью при сжатии и растяжении